Livello Collegamento Ethernet – LAN – ADSL -...

Reti(già “Reti di Calcolatori”)

Livello CollegamentoEthernet – LAN – ADSL - WiFi

RenatoLoCigno

http://disi.unitn.it/locigno/index.php/teaching-duties/computer-networks

Acknowledgement

• Credits– Partof thematerialis based onslides provided by thefollowing authors• JimKurose,KeithRoss,“ComputerNetworking:ATopDownApproach,”4thedition,Addison-Wesley,July2007

• DouglasComer,“ComputerNetworksandInternets,”5thedition,PrenticeHall

• Behrouz A.Forouzan,Sophia Chung Fegan,“TCP/IPProtocol Suite,”McGraw-Hill,January 2005

• Latraduzione,sepresente,èingeneraleopera(eresponsabilità)deldocente

locigno@disi.unitn.it- Livello2- Ethernet,LAN,WiFi 2

Cosa c’è sotto IP

• IETFnonspecificaiprotocollisottoIPmasolol’interfacciacheIP“vuolevedere”

• IprotocolliDLePHYsono“technology dependent”– L’evoluzionedelletecnicheditrasmissioneedielaborazionedeisegnaliedell’informazionedeterminanoidettaglideiprotocolli

• Comesonostati“istanziati”iprincipidicondivisionedelcanale(MAC)nelleretieneicollegamenticheusiamo?

• Difattocisonodecinedidiversetecnologieeprotocolli– Retidiaccesso(domesticheenon)– Retidibackbone– Comunicazionielettriche,ottiche,radio

• ...

LAN e reti di accesso

• NoicioccupiamosolamentediLANediretidiaccessodomestiche• Leretidibackbone sonodominatedacollegamentiotticipunto-

punto– Problemiconcettualmentepocointeressanti(daunpuntodivistadeiprotocolli)

– Moltocomplessiperragioniditipocommercialee“legacy”

• Accesso“campus”à standard802eEthernet• AccessodomesticoàWLAN(802.11)eADSL

Ethernet e Standard IEEE 802.3

protocollo di livello 3

Ethernet v. 2.0

IEEE 802.2Logical Link Control (LLC)

MAC IEEE

802.5Token ring

MAC IEEE

802.6DBDQ

livello network

livello data link

livello fisico

LAN Protocols

• Standardizationprocessstartedinthe’80sbyIEEE802project:✓ 802.1:LANInternetworking✓ 802.2:LLCSublayer✓ 802.3:CSMA/CD:Ethernet isasmall(1-bitintheheader)variationof

✓ 802.4:TokenBus✓ 802.5:TokenRing✓ 802.6:DQDB(forMANs)

LAN Protocols

• Workisstillgoingoninmanytechnicalcommitteesandnewcommitteesarefoundedeveryyear(orcloseto):✓ 802.7:BroadbandTechnicalAdvisoryGroup✓ 802.8:Fiber-OpticTechnicalAdvisoryGroup✓ 802.9:IntegratedDataandVoiceNetworks✓ 802.10:NetworkSecurity✓ 802.11:WirelessNetworks(/a/b/g/h/f/s/n/p/ac/...)✓ 802.12:100baseVG✓ 802.13:100baseX✓ 802.15:PersonalAreaNetworks(.1[Bluetooth]....4(ZigBee))✓ 802.16:WirelessMAN(WiMax &Co.)✓ ...

Ethernet e Standard IEEE 802.3

• GlistandardEthernete802.3implementanounlivelloMACditipoCSMA/CD1-persistent

• Incasodicollisione,l’istanteincuiritrasmetterevienecalcolatoutilizzandounalgoritmodibinary exponential backoff– dopoicollisioni,l’host attendeprimadiri-iniziarelaproceduraditrasmissioneuntempocasualenell’intervallo[0,1,...,2i-1]

– vincoli• dopo10collisioniiltempodiattesaèlimitatoall’intervallo[0,1,...,1023]

• dopo16collisionivieneriportataunafailure alsistemaoperativo

CSMA:collisioni

• Siverificano– acausadeiritardidipropagazione

esonoinevitabili– soprattuttoacausadellascelta

1-persistente• Collisione:sprecocompletamente

tempoditrasmissionepacchetti• ladistanza(ritardodipropagazione)

giocaruolofondamentalenellaprobabilitàdicollisioni

• conpacchettidigrandidimensioni,aparitàditrafficotrasmesso,riducoilnumerodicontese,equindidicollisioni

Round Trip Delay

• Èiltemponecessario,nelcasopeggiore,alsegnaleinviatodaunastazioneperarrivareall'altroestremodelcavoeatornareindietro

RoundTripDelay=2tp

PrestazioneCSMA

• Dipendentidarapportotradimensionedellareteedimensionedelpacchetto

• Lo‘spreco’dirisorseè legatoalrapporto tra il tempodipropagazione tp eiltempoditrasmissionedelpacchettoTtx

locigno@disi.unitn.it - Livello 2- Ethernet,LAN,WiFi 11

CSMA/CD(CollisionDetection)

• VantaggidiCSMA/CDsuCSMA:

o semiaccorgo(infretta)dellecollisionisospendolatrasmissionedelpacchetto

o riducolosprecodovutoadunatrasmissioneinutile

• Collisiondetection:

o facilenelleLANcablate:misuropotenzasegnale,confrontosegnalericevutoetrasmesso

o difficileinLANwireless:half duplex(quandotrasmettoricevitoredisattivo)

CSMA/CDcollisiondetection

È necessariocheilrapportoTtx/tp siataledaconsentirel’identificazionedellacollisioneechevengatrasmessaunasequenzaspeciale(dopoaverrilevatolacollisione)perconsentireatuttidi“capire”chec’è stata una collisione

CSMA/CD:prestazioni

Sihannoprestazionimigliori

• suretipiccole:riducoperiododivulnerabilità(parialritardodipropagazionesulcanale)

• suretipiccolerispettoalladimensionedelpacchetto(parametro‘a’ piccolo):riducolospreco

• convelocitàditrasmissionebassa:pochibittrasmessiquandorilevocollisione

• CSMA/CD1pè quasiideale seaà 0...mainquesto caso houna reteinutile,perché vuole direavere ouna retedidimensionenulla oTtx à infinito

Prestazioni approssimative CSMA/CD-1p con backoff binario

(fonte: A. Tanenbaum, Computer Networks)

Ethernet Formato della trama

• Preambolo(7byte)– sequenzadibyte“10101010”

utilizzatapersincronizzareilricevitore

• Startofframe(1byte)– flag diiniziodellatrama

“10101011”• Addresses (6byte)

– indirizzidestinazioneesorgentedellatrama

• Length (2byte)– lunghezzainbytedellatrama

(0-1500)– se>1500indicaProtocol Type

• Payload– informazionetrasmessa

• Checksum– codiceperrilevazionedierrore

Preamble DestAdd Payload Checksum

7 6 2 > 0 0-461SrcAdd

6Padding

Start offrame delimiter

Length of payload

Ethernet formato della trama

46 - 1500

SFD = 10101011

Indirizzo MAC Destinazione

Indirizzo MAC Sorgente

Tipo protocollo livello superiore > 1500

D A T I

Preambolo = 101010……..

Inter Packet GAP (silenzio)

Equivale a 12

Ethernet: il progetto originale

• Lunghezzamassimasegmentocoassiale500m(max 100stazioni)perproblemi“elettrici”

• Lunghezzamassimatransceiver cable 50m• Max5ripetitoritraduestazioni(circa2500mpiù ritardi dei ripetitori e

transceivercablefanno una dimensione equivalente di2800m)

• Cavocoassiale• Topologiaabus• Sutransceiver cable ho

segnalitx,rx ecollisionerivelata(ealimentazione)

Ethernet: topologia

• Ilmezzocondivisopuòessereuncavocoassialeoppureun“hub”• Hub:dispositivoattivo(concentratoredicablaggio)cheripeteil

segnaledaunaportasututtelealtre– Inpraticaunrepeater multi-porta

Bus:cavocoassialeTopologia astella

Ethernet: parametri di progetto

• IlTtx diunatramanonpuòessereinferiorea2tp• Lavelocitàdelmezzotrasmissivoeledimensionidellarete

determinanoquindilalunghezzaminimadellatrama• Lalunghezzaditramadipendeanchedall’IPG(Inter-Packet Gap),

chesegnalalafinetrama

• LadimensionemassimadiunaretesichiamaDiametrodelCollisionDomain

• IlCollisionDomainè laporzione diretefisica incuipossonoavvenire collisioni esono rilevate

Collision Domain

• IlcollisiondomainèquellaporzionedireteEthernetincui,seduestazionitrasmettonosimultaneamente,leduetramecollidono– spezzonidireteconnessidarepeater (amplificatori)sononellostessocollisiondomain

– spezzonidireteconnessidadispositividitipostore andforward (bridge,switch orouter)sonoincollisiondomaindiversi

Diametro di un Collision Domain

• Conilterminediametrodiuncollisiondomainsiindicaladistanzamassimatraognipossibilecoppiadistazioni

• Ildiametromassimodiuncollisiondomaina10Mbit/s èdi2800medipende

– dalritardodipropagazione(roundtripdelay)

– dalladimensioneminimadelletrame

Caratteristiche MAC Ethernet

• Pergarantirebuoneprestazioni(collisioniridotte)nonbisognacaricaretroppolarete

• Protocollosempliceetotalmentedistribuito• Nonavendounritardomassimononèadattoadapplicazioni

real-time• Ritardidiaccessopiccoliabassocarico• StandardperLANpiùdiffusoquindiampiadisponibilitàdi

componentidibassocosto• Nonesistonoconfermediavvenutaricezione• Nongestiscepriorità

Ethernet: livello fisico

• Velocitàtrasmissione:10Mb/s (bittime=0.1µs)

• CodificaManchester(20Mbit/s diclockperfacilitarerecuperosincronismoinreteasincrona)

• Stazioni:max 1024(210)

• Mezzitrasmissivi:

– 10BASE5:cavocoassialespessoRG213

– 10BASE2:cavocoassialesottileRG58

– 10BASET:doppinoUTPda100Ohm

– 10BASEFL,10BASEFB,10BASEFP:fibraotticamultimodale

Ethernet: livello fisico

• Topologie:– busoalberodibus:10BASE5,10BASE2– stella:10BASET,10BASEFB,10BASEFP

• Possonoessereutilizzatirepeater– decodificanoericodificanoManchester– rilevanocollisioneelainoltranosututteleporte– rigeneranopreambolo(802.3)– isolanosegmentidiretesesiverificano30collisioniconsecutiveosel’impedenzaè disadattata

– possonoridurrepreamboloenonmodificareinter-packetgapoviceversa

Codifica Manchester • Tradizionale

– ogniperiododibitèsuddivisoinduesottoperiodi• “0”ð basso,alto• “1”ð altobasso

• Differenziale– ogniperiododibitèdivisoin2sottoperiodi

• “1”assenzaditransizioneall’iniziodelperiododibit• “0”transizioneall’iniziodelperiododibit

10 BASE 5

• Cavocoassialespesso– stazionicollegatecontransceiver

cableeconnessioneavampirosucavocoassiale

• Sutransceiver cable hosegnalitx,rxecollisionerivelata(ealimentazione)

• Topologiaabus,oppureabusinterconnessia10Mb/s

• Lunghezzamassimasegmentocoassiale500m(max 100stazioni)

• Lunghezzamassimatransceiver cable50m

• Max2ripetitoritraduestazioni

10 BASE 2

• Cavocoassialesottile– stazioniconnessedirettamentealcavoconconnettoreaT

• Transceiver incorporatonellascheda• Lungh max segmentocoassiale185m

(max 30stazioni)• Stesseconfigurazionidi10BASE5finoa

2800mmax• Max4ripetitoritraduestazioni

10 BASE T

• DoppinoUTP(Unshielded Twisted Pair)• Collegamentopuntopuntotrastazionierepeater (hub)• Adattoacablaggistrutturati• Lunghezzamassimadelcavo100m• ConnettoriRJ45ad8fili(similealtelefono)

Ethernet: ritrasmissioni

• Slottime=512bittime(51.2µs)– unitàbasediattesaprimadiunaritrasmissione(pariadunpacchettodidimensioneminima)

• Incasodin-esimacollisionediunpacchetto,siritrasmettedoporitardocasualeestrattotra0e2k-1slottime,conk=min(n,10)

• Backoff limit =10– Numeroditentativioltrealqualenonaumentapiùilvalormediodelback-off

• Attempt limit n=16– Massimonumeroditentatividiritrasmissione

Ethernet: parametri e temporizzazioni

• InterPacket Gap=9.6µs– Distanzatraduepacchetti

• Jamsize =da32a48bit– Lunghezzadellasequenzadijamming

• Maxframesize =1518ottetti– Lunghezzamassimadelpacchetto(escludepreamboloeinterpacket gap)

• Min framesize =64ottetti(512bit)– Lunghezzaminimadelpacchetto

• Address size =48bit– LunghezzaindirizziMAC

Ethernet: parametri e temporizzazioni

• Pacchettominimo64byte=512bit,ovvero51.2µs

• Roundtripdelaymassimoammessodallostandard:45µs

• Sirispettalacondizionecheilritardodipropagazionenoneccedelaminimaduratadelpacchettopergarantireilrilevamentodellecollisioni

Evoluzione di Ethernet (802.3)

• FastEthernet– Ethernetavelocitàdi100Mbps– Siaconcommutazione(switch)checonprotocolloCSMA/CD

• GigabitEthernet– formatoedimensionedeipacchettiugualeaEthernet/802.3– velocitàdi1Gbps– ormaidisponibileanchea10Gbps– Solocommutata– PermettedivelocizzarelemoltissimeLANEtherneteFastEthernet giàpresenticoncosticontenutitramitesostituzioneapparatidirete(Hub,Switch,interfacce)

Fast Ethernet

• Mantieneinalteratol’algoritmoCSMA-CDrealizzatocon10Base-Teladimensionedeipacchetti

• Trestandardpermezzifisici(doppinosu4coppie,doppinosu2coppie,fibra)

• Trasmissionecodifica4B5B(difattositrasmettono5bitsulcanaleogni4bitdiinformazione:lavelocità effettiva sul canaleè 125Mbit/s)

• Riduceledimensionidellarete• Lamassimadistanzatraduestazioni(collision domain)scende

a210m• InteroperabilitàconEthernet10Base-T

Gigabit Ethernet

• Usoformatoditrama802.3• Operazionihalf duplexefullduplex,mausatoinpraticasoloinfull

duplex– siperdonovincolilegatiacollision domain– CSMA/CDnonutilizzato

• Controllodiflusso(definizionedimaster/slave– nonusatoinpratica)• Backward compatibility conmezzifisicigiàinstallati(10baseT)• Aumentadiunfattore10dimensioneminimadipacchettocon

paddingdicaratterispecialiperconsentirel’usodiCSMA/CDsenecessario

• DefinizionediJumboFrames peraumentarethroughputmassimo– Serveancheaconsentirel’annidamentodiprotocollieiltunneling

Modifiche al protocollo

• Slotportatoda64a512bytes (sehopacchettipiccolileprestazionisonobasse)

• Collisiondomaindi200m• Solotopologieastella• Consentelatecnica“framebursting”(oJumboFrames)per

mantenereilcontrollodelcanalefinoadunmassimodi8192bytes (l’estensionedellalunghezzaminimadelpacchettoènecessariasoloperilprimopacchetto)

• Difattousatosoloconswitch,percuinonnecessitanotuttequestemodifichevistochenonsiusaCSMA/CD

10 Gigabit Ethernet

• Ilcomitato IEEE802.3hastandardizzato10,40e100Gbit/sEthernet• Sololamodalità fullduplex,senza CSMA-CD• Soluzioni proposte:

– Seriale,conframingEthernet,su distanzedaLANfino a40Km• 65msu fibramultimodo (MMF)• 300msu MMFinstallata• 2kmsu fibramonomodo (SMF)• 10kmsu SMF• 40kmsu SMF

– Altre soluzioni perdistanzeanchemaggiori di40km• Permaggiori informazioni:

– www.10gea.org– www.ieee802.org

PPP: caratteristiche

• Point-to-PointProtocol:E’unprotocollodilivello2utilizzatosianell’accessoechenelbackbone

• Caratteristicheprincipali:– character oriented– character stuffingperilframing– identificazionedeglierrori– supportavariprotocollidilivellosuperiore(rete)– negoziazionedinamicadegliindirizziIP

collegamentopunto-puntotrarouter collegamentopunto-puntodial-uptraunPCeunrouter

PPP: Formato della trama

• Flag (1byte)– identificainizioefinedellatrama

(“01111110”)• Address (1byte)

– utilizzatoinconfigurazione“tuttiglihost”

• Control(1byte)– valorepredefinito“00000011”ð

unnumbered

• Protocol (1o2byte)– identificailtipodilivellodi

frame(LCP,NCP,IP,IPX,...)• Payload (>0byte)

– informazionetrasmessa• Checksum (2o4byte)

– identificazionedell’errore

01111110 11111111 00000011 Protocol Payload Checksum 01111110

Flag FlagAddress Control

1 1 1 1 o 2 variable 2 o 4 1

PPP: accesso con modem

• Modem(es.:V.90)– utilizzalabandatelefonicaperinviareisegnali– halimiteestremosuperiore56(64)kbit/s

PPP: accesso con modem e ADSL

• xDSL (DigitalSubscriber Line)– famigliaditecnologiechepermettedi

utilizzarelabandadisponibiledeldoppinotelefonico

– sipossonodistinguereinsistemisimmetricieasimmetrici

• es:ADSL– Sistemaasimmetricosusingolacoppia– Rateadattativo:

• 640– 30000kb/sdownstream

• Finoa8000kb/supstream

– Distanze:asecondadelbit-rate

LAN estese

Introduzione

• Lasceltadiutilizzaremezzicondivisiperl’accessoalcanaleditrasmissioneèstatafattasiapernecessità(ades.trasmissioniwireless)siamotivitecnico-(impossibilità ditrasmettere avelocità elevatesu doppini)–economici (il cavocoassiale costacaro)

• LarappresentazionetipicadiunaLANèunaseriedistazioni(PC)connesseadunsegmentodicavocoassiale(bus)

• Poichéilsegmentononpuòesseretroppolungo...– attenuazionedelsegnale,dimensione collision domain– disposizione spazialedellestazioniall’internodiunedificio (ades.:supiùpiani)

• ...nasceilproblemadicomeestendereleLAN• Esistono3tipidiapparati,inordinecrescentedicomplessità:

– Repeater oHub– Bridge– Switch stazione stazione stazione

Cavo coassiale / hub / anello ottico / etc.

Dominio di collisione Dominio di broadcast

• Dominiodicollisione– partediretepercui,seduestazionitrasmettonodaticontemporaneamente,ilsegnalericevutodallestazionirisultadanneggiato(collisione)

• Dominiodibroadcast– partedireteraggiuntadaunatramaconindirizzobroadcast(alivello2)

• Stazioniappartenentiallamedesimaretedilivello2condividonolostessodominiodibroadcast– gliapparaticheestendoleLANpossono(edevono)soloinfluiresuldominiodicollisione

• Diversidominidibroadcastdevonoessereseparatidaunrouter

Dominio di collisione Dominio di broadcast

stazione stazione stazione

stazione stazione

Dominiodicollisione

Dominiodibroadcast

Dominiodicollisione

Dominiodibroadcast hub/repeater bridge/switch

Repeater e Hub

• IntervienesoloalivellofisicoISO/OSI• Replicaletrameinarrivodaun

segmentoadunaltro,amplificando ilsegnale

• Irepeater possonoconnetterepiùdiduesegmenti

– inquestocasodiparladiHub• copialetramechericevesuuna

portasututte lealtreporte– ilsegnaletrasmessodaunastazione

vienepropagatoatutte leuscite• Noncipossonoesserepiùdi4repeater

incascatatraduestazioni• Ildominio dicollisionecoincideconil

dominio dibroadcast

7 - Applicazione

6 - Presentazione

5 - Sessione

4 - Trasporto

3 - Rete

1 - Fisico

2-Collegamento dati

7 - Applicazione

6 - Presentazione

5 - Sessione

4 - Trasporto

3 - Rete

1 - Fisico

2-Collegamento dati

Repeater

stazione stazione

Alcune possibili combinazioni

stazione stazionestazione stazione

stazione stazione

stazione stazione stazione stazione

stazione stazione stazionestazione

stazione

Inquestaconfigurazione,incuiognistazionehaunaportadedicata,vieneusatoundoppino al

postodelcavocoassiale(cablaggiostrutturato)

e ancora...

• Ilproblemalegatoaquestotipodiconfigurazionièl’eccessivaestensionedeldominiodicollisione– conirepeater/hub ècomesetuttelestazionicondividesserolostessomezzofisico

stazione

Bridge

• Collega2segmentidirete• Apparatostore andforward

– selezionaseripetereunatramageneratadaunsementodiretesull’altrosegmento

– laselezioneavvieneinbaseadunatabellacheessomantiene

– intaletabellac’èscrittoqualistazionifannopartediciascunsegmentodirete

– ilbridgeleggel’indirizzodidestinazioneeinbaseallapropriatabelladecidesepropagarelatramanell’altrosegmentodirete

• Spezzaildominiodicollisione

stazione stazione

7 - Applicazione

6 - Presentazione

5 - Sessione

4 - Trasporto

3 - Rete

1 - Fisico

2-Collegamento dati

7 - Applicazione

6 - Presentazione

5 - Sessione

4 - Trasporto

3 - Rete

1 - Fisico

2-Collegamento datiBridge

Schema di un bridge

porta 1 porta 2processore

indirizzo destinazione

34 A4 6F 1

34 B5 2A 134 C9 0F 244 A4 85 1

Bridge: esempio di configurazione

• Spezzaildominiodicollisione,ovverociascunsegmentodireteècontesosolodachièattestatosull’hub

• Glihub vedonoilbridgecomeunastazionequalsiasichegeneratrame

• Latramaèpropagatadalbridgesoloseildestinatarioèattestatosuunhub diversodaquellodiorigine

• Ilconcettodidominiodibroadcast vienepreservato:ogniframeindirizzataadunindirizzobroadcastdilivello2vienericevutadatuttiinodi,ancheseseparatidadiversibridge

stazione

Dominiodicollisione

Dominiodibroadcast

Evoluzione: Layer 2 Switch

• Ilbridgehasolo2porte• Loswitch èunbridgemultiporta

– mantieneunatabellaincuisonoassociatiindirizzidilivello2esegmentidiretediappartenenza

• Spessoogniportaèconnessaadun’unicastazione(invececheadunsegmentodirete)– realizzaunaccessodedicatoperogni

nodo– eliminalecollisioniedunque

aumentalacapacità– supportaconversazionimultiple

contemporanee

stazione stazionestazione stazione

stazione

Schema di uno switch

indirizzo destinazione porta

34A46T 1

34B52R 4

34G90N 3

44A48S 6

porta 1

porta 2

porta 3

porta 4

porta 5

porta 6

matrice di commutazione

WiFi – 802.11

WIRELESS LANs Architettura

Infrastructured Network

AdhocNetwork

APAPAP

WiredNetwork

AP:AccessPoint

Reference Architecture of WLANs

• Station(STA)– Terminal

• BasicServiceSet(BSS)– Groupofstationsusingthe

sameradiofrequency• AccessPoint

– StationintegratedintothewirelessLANandthedistributionsystem

• Portal– Bridgetoothernetworks

• DistributionSystem– Interconnectionnetworkto

formonelogicalnetwork(ESS:ExtendedServiceSet)basedonseveralBSS

Distribution System

Portal

AccessPoint

STA2STA3

Reference Architecture

• BasicServiceSet(BSS)consistsofsomenumberofstationswiththesameMACprotocolandcompetingforaccesstothesamesharedmedium.

• ABSSmaybeisolatedoritmayconnecttoabackbonedistributionsystemthroughanaccesspoint

• APfunctionsasabridge.• TheMACprotocolmaybefullydistributedorcontrolledbya

centralcoordinationfunctionhousedintheAP.

Reference Architecture

• BasicServiceSet(BSS)ßà CELL

• ExtendedServiceSet(ESS)consistsoftwoormoreBSSsinterconnectedbyadistributionsystem

• DistributionSystemà awiredbackboneLAN

• ESSappearsasasinglelogicalLANtothelogicallinkcontrol(LLC)level

Protocol Architecture

MobileTerminal

AccessPoint

FixedTerminal

Application

802.11 PHY

802.11 MAC

802. MAC

802. PHY

Application

802. PHY

802. MAC

802.11MAC

802.11 PHY

InfrastructureNetwork

LLC LLC

Collision Detection is impossible

• Radiowavespropagatesonasphericalsurface• Thesignalisthusattenuatedquadratically:

Prx =kPtx /d2disthedistanceandkagenericconstantaccountingforanyotherattenuationfactorandnormalization,normallyitissmallerthan1

• Atransmittingantennacannotreceiveatthesametime• Supposewehave2antennasontheAP(orlaptop)10cmapart,one

transmittingandonereceiving• Anotherstationistransmitting10maway

• ...computetheratiobetweenthereceivedpowers

• Based on the Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA) scheme:

§ stations that have data to transmit contend to access the channel

§ a station has to repeat the contention procedure every time it has data to transmit

§ in 802.11n/ac the channel is allocated for a time interval called TXOP where multiple frames can be send

802.11 MAC

• Interframe space (IFS)• time interval between frame transmissions• used to establish priority in accessing the channel

• 4 types of IFS:§ Short IFS (SIFS)§ Point coordination IFS (PIFS) > SIFS§ Distributed IFS (DIFS) > PIFS§ Extended IFS (EIFS) > DIFS

• Duration depends on physical level implementation

Inter Frame Spaces – IFS

802.11CSMAsender:- ifsensechannelidle forDISF sec.then transmitframe

- ifsensechannelbusythen randomaccessoveracontentionwindowCWmin (CA)whenthechannelbecomesfree

802.11CSMAreceiver:ifreceivedOKreturnACKafterSIFS

IEEE 802.11 MAC Protocol Overview

Hidden Terminal Effect

• hiddenterminals: A,Ccannotheareachother– obstacles,signalattenuationà (deterministic)collisionsatB

• goal: avoidcollisionsatB• CSMA/CAwithhandshaking

MAC Handshaking

• CSMA/CA:explicitchannelreservation– sender:sendshortRTS(requesttosend)

– receiver:replywithshortCTS(cleartosend)

• CTSreserveschannelforsender,notifying(possiblyhidden)stations

• reduceshiddenstationcollisions• increaseoverhead

• RTSandCTSareshort:– collisionsofshorterduration,henceless“costly”

• DCFallows:– CSMA/CA– CSMA/CAwithhandshaking

MAC Handshaking

The exposed terminal problem

• Sensingrangeisnormallylargerthanreceivingrange• Terminalsmaybe“exposed”inthattheysensethechannel

occupied,butcannotcompeteforit

blablabla

TXrange

CSrange

Livello Collegamento Ethernet – LAN – ADSL -...

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